Доповнена і віртуальна реальність

У світі існують різні технології занурення, які пропонують різні способи об'єднання цифрового світу з реальністю на декількох рівнях занурення. Так як існує безліч варіантів занурення у віртуальну реальність, то фактичне відстеження всіх термінів, що описують технології занурення, може бути досить складним.
У досить цікавому місці в сфері edtech, в університеті Tecnológico de Monterrey зробили хороший сучасний огляд можливостей, що пропонуються технологіями занурення, починаючи з 360-градусного відео, яке ми можемо отримати за допомогою відеокамери, яка захоплює все, що відбувається навколо нас, забезпечуючи відмінні матеріали для використання на платформі віртуальної реальності.

У свою чергу, віртуальна реальність - це створює повний ефект присутності досвід, який представляє абсолютно новий світ навколо нас, до якого можна отримати доступ за допомогою спеціальних окулярів, козирків або гарнітур.
Доповнена реальність - це технологія, яка накладає зображення, створені комп'ютером, на зображення реального світу. Вона вимагає використання мобільного пристрою, такого як смартфон, планшет, захисні окуляри або козирки. Тим часом, змішана реальність - це категорія доповненої реальності, яка вставляє 3D-зображення в ваш вид на навколишнє середовище.
Як можна бачити, існує безліч технологій занурення або «реальностей». Нещодавно введена концепція розширеної реальності (XR) є парасольковим терміном, який включає доповнену реальність (AR), віртуальну реальність (VR), змішану реальність (MR) і будь-які інші, які можуть виникнути з новими технологічними досягненнями, пов'язаними з однією і тією ж концепцією .
Звіт показує, що прийняття і інтеграція цих технологій дає нескінченні можливості для інновацій в нашій педагогічній практиці. Немає нічого нового в необхідність розуміти і пояснювати, як ми можемо взаємодіяти в реальному просторі і віртуальному просторі.
Пол Милграм і Фуміо Кишинів навіть придумали термін «Віртуальний континуум», через який вони пояснюють концепцію змішаної реальності як взаємодія між реальною середовищем і віртуальним середовищем на різних рівнях.
Використання концепцій розширеної реальності і віртуальної реальності стає все більш поширеним в галузі освіти, про що можна судити в відомій доповіді Horizon від 2016 року, в якому описуються найбільш актуальні глобальні освітні тенденції для найближчого майбутнього в горизонті до 5 років. В тому звіті зазначено, що обидві технології будуть ключовими компонентами в майбутньому освіти, які будуть експоненціально зростати протягом трьох років.

У 2016 році Доповнена реальність (AR) вже не була модним терміном, використовуваним технічними розробниками, але стала частиною повсякденних обговорень по всій планеті. Гра Pokémon Go перетворила зелені зони, площі і торгові центри у великих містах в тематичні парки, де люди могли грати і спілкуватися з іншими гравцями.
У тому ж році великі технологічні компанії випустили на ринок свої пристрої Virtual Reality (VR): Facebook переробив гарнітуру Oculus Rift, Google вибрала Daydream в якості платформи VR для смартфонів, а Sony запустила VR PlayStation з окулярами VR.
Незважаючи на те, що впровадження цих трендів в освітній системі відбулося зовсім недавно, їх позитивний вплив на навчання вже встановлено. Тим не менш, вони все ще знаходяться на стадії дослідження, і є більше сумнівів, ніж впевненості. Як AR і VR застосовуються в освіті? Які наслідки цих ресурсів для викладача? Який вплив вони надають на навчання і як його можна оцінити? Які проблеми створення їх фундаментальними ресурсами в сфері освіти? Проста відповідь на ці питання є метою огляду AR / VR від університету Tecnológico de Monterrey.

Цільова аудиторія

• Викладачі в цілому, які хочуть звузити цифровий розрив зі своїми учнями за допомогою технологічних ресурсів, які мотивують їх і сприяють осмисленого навчання.
• Онлайн-дизайнери та інструктори курсів, які шукають навчальні ресурси і моделі, активовані технологіями.
• Підприємці в сфері освітніх інновацій.
• Розробники цифрових освітніх ресурсів.
• Освітні видавці та організації, які вивчають потенціал AR і VR в якості навчальних ресурсів.
• Той, хто цікавиться технологічними і педагогічними перетвореннями, які грають провідну роль в цьому і відкривають нові горизонти для майбутнього освіти.

Що можна знайти в цьому огляді корисного?

• Коротка історія недавньої еволюції AR і VR.
• Пропозиція по визначенню і диференціації обох концепцій.
• Рекомендації з побудови педагогіки на основі цих ресурсів: роль професора, методики викладання і стратегії оцінки.
• Критична оцінка основних переваг та проблем AR і VR в сфері освіти.
• Прогнози про майбутнє AR і VR.

Визначення ключових термінів
У чому різниця між AR і VR?
Доповнена реальність
Технологія, яка додає цифрову інформацію до фізичних елементів в середовищі, реальним зображенням або об'єктам, відображеними на мобільному пристрої.
Віртуальна реальність
Має на увазі занурення в цифрове моделювання світу, в якому користувачі можуть маніпулювати об'єктами і взаємодіяти з навколишнім середовищем.
Змішана реальність (MR)
Комбінація AR і VR: користувачі сприймають реальне середовище, що оточує їх (наприклад, через спеціальні окуляри), на які проектується цифрове середовище.
Інтернет речей
Набір об'єктів з датчиками або чіпами, які взаємодіють з реальним світом.

Таблиця 1. Порівняння визначень AR, VR, MR і IT
критерій
Взаємодія користувача з природною реальністю
Рівень занурення в цифровий досвід
показові пристрої
Представницька компанія в розробці технології
етап розробки

AR
Висока
Взаємодія з реальним світом, засноване на цифрової інформації, доданої до того ж світу
середній
Залежить від цифрової щільності, доданої до реальності
Додатки на смартфонах, обладнаних AR (наприклад, Pokémon Go)
Google
У розширеному вивченні

VR
низьке
Користувачі ізольовані від реальності і занурені за допомогою пристрою в повністю цифровий сенсорної всесвіту
високий
Має на увазі повне занурення в повністю оцифрований паралельну реальність
Сенсорні гарнітури (наприклад, Oculus Rift)
Facebook
Перенастроювання, після початкового міхура

MR
середнє
Реальний світ служить сценарієм для проектування віртуальної реальності, в якій користувачі занурюються за допомогою пристрою
високий
Реальний світ замінюється чуттєвим досвідом, зануреним у віртуальний світ
Окуляри, які проектують цифрову інформацію в реальному середовищі (наприклад, HoloLens)
Microsoft
В експериментальній революції

IoT
низьке
Користувачі - споживачі інформації або дій речей
низький
Користувачі знаходяться в реальному середовищі, хоча вони можуть підключатися до об'єктів в хмарі
Холодильник з можливістю отримання інформації про дату закінчення терміну придатності або рекомендації по рецептам
Cisco
Негайний комерційний бум

«Доповнена реальність процвітає у виробничій та промислової середовищі. Ця технологія виявилася високоефективної методикою передачі процедурних знань. Вона надає неоціненну допомогу для процесів виправлення і підтримки процесів навчання ».
Едуардо Гонсалес Мендіве

Тимчасова шкала AR
недавня історія

1901 - Літературний бекграунд:
Френк Баум, дитячий автор (Чарівник з країни Оз), видає Майстер-ключ, в якому головний герой - маленький хлопчик, який своїми окулярами може бачити моральні якості людей.
1957 г. - Основи:
Morton Heilig створює прототип Sensorama, машину, яка додає сенсорні враження (звук, 3D-зображення, аромати, повітря) для кіноглядачів.
1968 - Перший пристрій:
Іван Сазерленд винаходить HMD, пристрій, який проектує геометричну графіку на навколишнє середовище.
1990 - Походження терміна:
Цей термін придуманий Томом Кауелл, інженером Boeing, який розробив спеціальні окуляри, які проектує схеми проводки, як віртуальний гід для навчання електриків аерокосмічної компанії.

КЛЮЧОВІ ПРИСТРОЇ AR І ДОДАТКИ (21-е століття)

2000 - ARQuake
Перший пристрій відеоігор з AR.
Рік випуску 2008 - AR Wikitude
AR з геолокації.
2009 - ARToolkit
Платформа з відкритим кодом для створення контенту AR.
2012 - Окуляри
Google AR окуляри.
2015 Proyecto Tango
Технологія 3D AR для смартфонів.
2016 - Запуск Lenovo Phab Pro (Google) Перший мобільний пристрій з підтримкою AR.
Niantic запускає Pokémon Go.
2017 - Запуск Neuralink
Проект Елона Маска за прямим приєднання AR в людський мозок.

Тимчасова шкала VR
недавня історія

1840 - Основи:
Стереоскоп, винайдений Чарльзом Уитстоном, складався з бінокля, який через набір дзеркал і дві фотографії тієї ж сцени створив основне уявлення тривимірності.
1929 - Перший пристрій:
Вперше Link Trainer використовується для забезпечення віртуального навчання військових пілотів США.
1935 - Літературний фон:
У своєму романі «Окуляри Пігмаліона» письменник-фантаст Стенлі Г. Вайнбаум описує пару окулярів, які дозволяють створити голограми людського досвіду, включаючи запах і дотик.
1965 - Походження терміна:
Іван Сазерленд визначає концепцію VR в газетній статті під назвою «The Ultimate Display», хоча популяризував цей термін Jaron Lanier.

VR КЛЮЧОВІ ПРИЛАДИ І ДОДАТКИ

1980 - Stereographics створює перші віртуальні глядацькі окуляри.
1982 - Томас Циммерман створює рукавичку даних для управління віртуальними інструментами рукою.
1991 - CAVE
Перша кімната VR із зануренням.
віртуальність
Перша розрахована на багато користувачів відеогра VR.
2015 - HoloLens
Окуляри Microsoft, які поєднують VR і AR.
2016 - Oculus Rift
Гарнітура VR масового ринку фінансується Facebook.
Daydream
Платформа Google VR.
PlayStation VR
Перша ігрова консоль масового ринку VR-гарнітури.

роль вчителя

Як AR, так і VR є потужні джерела знань і середовища навчання, які, неминуче, витіснити вчителя в якості головного героя в освіті.
Чи буде зростаюча цифровизация навчального контенту і ресурсів залишати мільйони вчителів без роботи? Фактично, для реалізації цих ресурсів в освіті потрібна участь професіоналів, які будуть керувати розробкою додатків, проектувати досвід навчання, повідомляти студентам про їх взаємодію з цими об'єктами і, нарешті, оцінювати і давати відгуки про результати навчання. Тому вона вимагає від учителів брати на себе ролі, відмінні від тих, які виконуються в звичайній лекції, включаючи, зокрема, наступне:
Творець цифрових навчальних ресурсо в у співпраці з фахівцями з цифрового виробництва (програмістами, редакторами, дизайнерами, аніматорами та т. Д.).
Радник з педагогічних питань, щоб вирішувати студентські сумніви і проблеми щодо взаємодії з ресурсами.
Передавач і будівельник знань, щоб запропонувати більш широку інформаційну структуру (теорію), яка застосовується до дій з AR або VR.
Наставник, щоб направляти, заохочувати, супроводжувати і кидати виклик учням у використанні технологій.
Дослідник і куратор ресурсів, для знаходження та фільтрування кращих ресурсів, доступних на ринку для конкретних навчальних цілей, і надати їх учневі.
Дизайнер, навчальний дизайнер, для створення стимулюючої навчальної діяльності з використанням AR і VR.
Інноватор, розробник нових освітніх можливостей для цих технологій, що формує нові практики навчання.
Мислитель, критичний мислитель, щоб радити про ризики комерціалізації знань, стимулювати співпрацю, просувати етичні принципи в діях або пов'язувати різні галузі знань.

Педагогічні принципи AR і VR

Сенсорна видовищність AR і VR сама по собі не породжує навчання.
Щоб це сталося, в рамках системи освіти технологічні ресурси повинні бути частиною діяльності, за розробку якої відповідає педагог. Як ми можемо максимально використовувати ці ресурси? Які педагогічні принципи можуть служити керівництвом для тих, хто керує цим досвідом навчання?
Нові педагогіки - це «набір педагогічних підходів та ідей, які випливають з використання ІКТ в освіті і прагнуть використовувати всі їх комунікаційні, інформаційні, спільні, інтерактивні, творчі та інноваційні можливості в рамках нової культури навчання».

З одного боку, AR і VR використовуються в якості конкретних ресурсів для традиційної навчальної практики. Основне значення AR і VR в цих випадках полягає в підвищенні мотивації студентів і збагаченні навчальних ресурсів.
Однак з сучасної соціокультурної точки зору сучасна технологічна революція також вимагає революції в галузі освіти з більш глибокими перетвореннями в практиці викладання, а не тільки в навчальних матеріалах, що вихователі ризикують використовувати «старе вино в нових хутрі». Тому існує потреба в «виникають педагогіки», які будуть успішно вивчати можливості активізація нових технологій.
У конкретному випадку з AR і VR - уроки, отримані з їх освітнього застосування, показують, що кращі практики відповідають педагогічному підходу з конструктивістської системою, орієнтованої на навчання, оскільки учні вирішують, як об'єднати доповнену інформацію або як взаємодіяти з віртуальним моделюванням.
Таким чином, відносини учня до мети навчання засновані не тільки на інтелектуальному контенті, а й на досвіді занурення в навчальну середу.

Видатні педагогічні тренди:

Цифрові освітні матеріали
Все більш популярною тенденцією є еволюція традиційних матеріалів для читання і письма, які підтримують навчання (книги, ксерокопії та т. Д.) В напрямку нової екосистеми цифрових ресурсів. Кращий приклад AR складається з «чарівних книг», які представляють собою тексти з маркерами, які активують відображення доданої інформації в 3D за допомогою цифрового пристрою. Зростаюча доступність відеоігор на основі VR також має на увазі революцію в матеріалах, запропонованих для участі в досвіді занурення, а не просто для пошуку інформації.
Гейміфікація
Здатність ігр створювати навчання є однією з розширюються освітніх тенденцій. Перевага VR полягає в враженні від повного занурення в гру, в той час як AR сприяє створенню будь-якого реального сценарію на ігровому полі. Це можливо не тільки в додатках, розроблених спеціально як ігри, але і в тих, які включають динаміку гри (сумісну або конкурентну) в «серйозної» середовищі навчання. Наприклад, gymkhanas, в якому учні йдуть серії підказок чи можуть пройти через кілька рівнів, це одна з найбільш часто використовуваних тенденцій для цих технологій
(Fundación Telefónica, 2011).
експериментальне навчання
І AR, і VR дозволяють сценарії, в яких учні можуть перевірити теорію, дізнавшись про деякі типи контенту, вивчити умови, в яких вони діють або де їх можна застосовувати. Ці цифрові технології дозволяють з відносно низькою вартістю вводити учнів в реальність, що підлягає вивченню, у випадках, коли
в іншому випадку неможливо подивитися, наприклад: історичні сценарії; або дорогі контексти, такі як підготовка пілотів, які замінюються симуляцією польоту; або надзвичайно ризиковані ситуації, такі як медичні маніпуляції з хворими.
Мобільний навчання
Студенти можуть вивчати контент навчання на основі AR або VR в будь-якому порядку, коли і де б вони не побажали, без обмежень за розкладом класів, якщо у них є відповідне цифрове пристрій. Це дає перевагу (і виклик), що в будь-якому місці можна створити навчальний сценарій, і можна спроектувати діяльність в найбільш підходящою моделюється або реальної середовищі для розвитку студентів.
змішане навчання
Однією з критичних зауважень щодо інтенсивного використання навчання є саме відсутність педагогічного плану, який об'єднує ресурси, що надаються AR і VR, в послідовності, спеціально розробленої для розвитку компетенцій. Ось чому деякі автори вважають за краще змішану модель, яка поєднує в собі переваги очного навчання (фізична присутність вчителя, оцінка ефективності, відгуки від експерта) і переваги онлайн-навчання.
розширене освіту
У найширшому сенсі, підривної характер AR і VR полягає в їх здатності створювати навчальні середовища з людиною, яка вчиться як головний герой, без необхідності будь-якої конкретної програми навчання або керівництва вчителя, за словами захисників концепції розширеного освіти. Платформи, які використовують інструменти для розробки цифрових додатків, дозволяють людям спільно розробляти свій власний досвід навчання в лабораторіях соціальних інновацій.

оцінювання

У Деяк випадка Віртуальна реальність и розшірена реальність прієднуються до банку вікорістовуваніх матеріалів в рамках традіційної педагогіки. Проти, їх підрівної Потенціал Величезне и дозволяє вівчіті Способи розробки и навчання, Які вінікають з
велика сила в Епоха цифрових технологій. Нам нужно війт з Нашої зони комфорту Звичайно інструменти ОЦІНКИ и вівчіті стратегії, Які краще відповідають
досвід, накопичений цими технологіями.

ПРАКТИКИ ОЦІНЮВАННЯ ДЛЯ VR І AR

Гейміфікація
Це найвідоміша педагогічна тенденція у використанні AR і VR і пропонує інструменти оцінки, які додають додаткову дозу мотивації. Gymkhanas, конкурси, бонуси, вирівнювання або будь-яка динаміка, взята з ігрового світу, яка може бути спрямована на підвищення індивідуальної конкурентоспроможності або командної кооперації.
Автоматична зворотний зв'язок
Оцінювання може бути інтегровано в відеоігри VR або в додану інформацію AR. У разі VR часто використовуються «рівні» складності, і до них можна отримати доступ поступово, подолавши тести на попередньому рівні. Перевагою цього інструменту є миттєвість відповіді, що має на увазі потужне підкріплення для освоєння контенту або розвитку бажаних компетенцій.
Навчання, засноване на рішенні проблем (PBL)
Як VR, так і AR інтегрують навчальний контент в відповідний сценарій (реальний або імітованим). Один із способів скористатися перевагою цього - сформулювати досвід навчання навколо вирішення проблем. Наприклад, Gymkhanas є типовими методами оцінки в геолокаційні середовищах AR або VR.
Портфоліо
В освіті, сфальцьованому на студента, користувачі VR і AR можуть вибирати, як продемонструвати свою еволюцію. Тому створення портфоліо, особливо цифрових портфоліо, є корисним інструментом, який допомагає кожній людині задуматися над їх навчанням і захистити його за допомогою найбільш підходящих доказів. Найбільш помітні докази включають блоги, електронні файли (наприклад, на диску або Dropbox) або продукти, отримані з програми в реальних контекстах (макети, пристрої, карти і т. Д.) Отриманих знань.
самооцінювання
Орієнтоване на студента навчання використовує узгоджену стратегію оцінки, в якій самі студенти самостійно регулюють свою роботу. Роль вчителя полягає в тому, щоб надати студентам рубрики або інструменти для самооцінки, щоб вони могли оцінити ступінь, в якій вони знають про свої досягнення і областях своїх можливостей, використовуючи інструменти VR і AR.
Взаімооценіваніе
У спільних діях, заснованих на VR і AR, студенти мають можливість працювати в команді на підтримку спільної мети. Стратегія оцінки цього навчання серед однолітків - це взаємне оцінювання їх відповідних внесків за допомогою рубрики, пропонованої викладачем, яка може служити для підвищення обізнаності про найбільш важливих аспектах, пов'язаних з навчальним процесом.

вигоди

Новизна використання AR і VR в освіті породжує очікування, які повинні бути підтверджені і опитані на практиці. Крім особливостей двох технологічних модальностей, літературні звіти в обох випадках дають аналогічні переваги для навчання, тому цей розділ не поділяє їх окремо. Однак важливо підкреслити що використання цих інструментів для автоматичного отримання позитивних ефектів в освітніх процесах недостатньо, хоча використання обох ресурсів неодноразово показували користь в контексті освіти.

Увага
Природний ефект сенсорного багатства AR і VR і їх здатність генерувати
негайну відповідь на дію суб'єкта або їх погружаюшій характер полягає в посиленні уваги людини, що використовує ці технології. Ця перевага має вирішальне значення в цифровий епоху, в якій, як заявив Ніколас Карр, надмірна стимуляція послаблює нашу здатність звертати на що-небудь увагу.
пам'ять
У короткостроковій перспективі пам'ять з використанням VR і AR одержує печатку
інформаційного контенту, який знаходиться в контексті, з яким людина взаємодіє.
У довгостроковій перспективі їх використання покращує здатність суб'єкта витягувати «прожитий» досвід, а не просто научіння інструментам.
Ефективний темп навчання
Вони скорочують час для придбання певних навичок, особливо процедурних, в яких маніпулювання цифровими об'єктами в рамках досвіду VR або взаємодія з реальним середа з AR дозволяє прискорити практику цих операцій.
Практичний досвід після теорії
Вони сприяють когнітивному розвитку, що випливає з можливості експериментування на основі спростування або підтвердження теорії; взаємодія з цілями навчання; генерація альтернатив і нових ідей; і візуалізація об'єкта під різноманітними кутами або точками зору. Коротше кажучи, VR і AR сприяють матеріалізації навчального процесу, занурення учня в контексті більш відчутною інформації, яка робить можливим посилити зв'язок між теорією і практичним застосуванням.
Позитивний вплив на мотивацію
Різні дослідження показали вплив використання VR і AR для мотивації навчання.
З одного боку, вони збільшують цінність придбання певних навичок в контексті занурення, в якому учні є головними героями. З іншого боку, вони полегшують враження від передового досвіду з дуже сенсорним впливом, яке породжує цікавість і особливо привабливо для поколінь, які виросли в умовах, де все частіше домінують цифрові технології.
персоналізація навчання
Здатність AR і VR генерувати різний тип щільною інформації навколо навчального контенту дозволяє індивідуалізувати навчальний досвід і адаптувати його до різних пізнавальним стилям і способам навчання. Наприклад, вони були об'єднані з адаптивними платформами електронного навчання так, що учні в залежності від того як вони працюють на курсі в різних видах діяльності і від труднощів, з якими вони стикаються при їх вирішенні, можуть використовувати різні технологічні допоміжні ресурси.

нові тренди

Колективні інтерактивні середовища
Розробка відеоігор VR і додатків AR розвинулася від перших індивідуальних застосувань до багато користувачів досвіду, в якому кілька гравців або учасників взаємодіють в цих оцифрованих сценаріях. Що стосується навчання, це дозволяє створювати заходи, орієнтовані на співпрацю. Хірургічні симуляційні вправи, виконувані одночасно групами студентів-медиків або gymkhanas в туристичних місцях або університетських містечках, - це тільки початок світу, який ще належить вивчити.
Інтеграція штучного інтелекту і людського мозку
Безперервна еволюція до людської реальності, все більше і більше використовується з цифровою технологією, наближає нас або до мрії людства або до кошмару: епосі людини кіборга. Зокрема, компанія Neuralink, недавно перезапущена Елон Маск, досліджує можливості підключення людського мозку до цифрових додатків, які додадуть інформацію або розвантажать робочі функції. Мета проекту - стимулювати когнітивні здібності людини через мозкові імплантати. Незважаючи на те, що на нинішній стадії раннього експерименту основна увага приділяється лікуванню неврологічних захворювань, таких як епілепсія або хвороба Альцгеймера, насправді важко передбачити, якими можуть бути її еволюція та застосування.
Спільна розробка цифрових додатків студ